APARATO CONTROLADOR DE INVERSOR PARA ACCIONAR UN MOTOR.

Un aparato controlador de inversor para accionar un motor, que incluye un circuito rectificador que tiene una fuente eléctrica de CA (1) como entrada y que incluye un puente de diodos (2);

un inversor (3) para convertir de una potencia eléctrica de CC a una potencia eléctrica de CA; un medio detector de voltaje (9) para detectar un voltaje de CC del inversor (3); y un motor (4); un condensador (6) para absorber una energía de recuperación del motor (4) entre líneas base del inversor (3); caracterizado porque el circuito rectificador además incluye: un reactor (5) conectado a la salida de CC o la entrada de CA del puente de diodos (2); un medio corrector de valor indicador de velocidad (13) para crear un valor indicador de velocidad corregido (ω*h) superponiendo una componente de velocidad que varía periódicamente basándose en un valor indicador de velocidad suministrado desde un exterior del mismo; un medio de creación de indicador de voltaje de motor (8) para crear un valor indicador de voltaje de motor del motor (4), basándose en el valor indicador de velocidad corregido; un medio corrector de voltaje (10) para obtener una proporción entre un valor de referencia de voltaje de CC predeterminado del motor (4) y un valor de voltaje de CC detectado del inversor (3) desde el medio detector de voltaje (9); y un medio corrector de indicador de voltaje de motor (11) para crear el valor indicador de voltaje de motor corregido del motor (4) llevando a cabo una corrección de voltaje del valor indicador de voltaje de motor multiplicando el valor indicador de voltaje de motor procedente del medio de creación de indicador de voltaje de motor (8) por el coeficiente corrector de voltaje que es un valor de salida del medio corrector de voltaje (10)

La presente invención se refiere a un controlador de inversor para accionar un motor usando un reactor de pequeña capacidad y un condensador de pequeña capacidad y un acondicionador de aire que emplea el mismo.

Para un controlador de inversor para accionar un motor que se usa generalmente en un inversor de uso general y similares, es perfectamente conocido un controlador de inversor de tipo de control de V/F para accionar un motor (por ejemplo, haciendo referencia al “Inverter drive handbook”, páginas 661 a 711, inverter drive handbook publication committee, primera edición, 1995, publicado por la daily industrial paper company) como se muestra en la Fig. 18.

Haciendo referencia a la Fig. 18, un circuito principal incluye el dispositivo de fuente de alimentación de CC 183, el inversor 3 y el motor de inductancia 4. El dispositivo de fuente de alimentación de CC 183 incluye la fuente de alimentación de CA 1, el circuito rectificador 2, el condensador de filtrado 182 para acumular una energía eléctrica como una fuente de voltaje de CC del inversor 3 y el reactor 181 para mejorar un factor de potencia de una fuente de alimentación de CA 1.

Mientras tanto, un circuito de control incluye el patrón de control de V/F que determina un valor de voltaje de motor aplicado al motor de inductancia 4 basándose en un indicador de velocidad ω* del motor de inductancia 4 que se da desde un exterior del mismo, la unidad de creación de indicador de voltaje de motor 8 que crea un indicador de voltaje de motor del motor de inductancia 4 basándose en el valor de voltaje de motor determinado por el patrón de control de V/F 7, la unidad de control de PWM 12 para generar una señal de PWM del inversor 3 basándose en el indicador de voltaje de motor creado por la unidad de creación de indicador de voltaje de motor 8.

En este documento, en la Fig. 19 se describe un ejemplo de patrón de control de V/F general 7.

Como se muestra en la Fig. 19, el valor de voltaje de motor aplicado al motor de inducción 4 se determina únicamente basándose en el indicador de velocidad ω*. Generalmente, los indicadores de velocidad ω* y los valores de voltaje de motor correspondientes se almacenan en una memoria de una unidad de procesamiento de ordenador como valores de tablas. Además, un valor de voltaje de motor que corresponde un indicador de velocidad ω* distinto de aquellos almacenados en la tabla se calcula interpolando linealmente valores almacenados en la tabla.

En este documento, cuando una salida de la fuente de alimentación de CA 1 es 220 V (su frecuencia de la fuente de alimentación de CA es 50 Hz), una potencia de entrada del inversor 3 es 1,5 kW y una capacitancia del condensador de filtrado 182 es 1500 µF, en la Fig. 20 se explica una relación entre una componente de frecuencia armónica de la corriente de la corriente de la fuente de alimentación de CA y un orden de una frecuencia de la fuente de alimentación de CA, para el caso de que una inductancia del reactor de mejora del factor de potencia 181 sea 5 mH

o 20 mK. La Fig. 20 muestra la componente de frecuencia armónica junto con la de la especificación de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), en la que se halla que, en caso de que una inductancia del reactor de mejora del factor de potencia 181 sea 5 mH, especialmente una componente de frecuencia de tercera armónica excede considerablemente la de la especificación de la IEC, mientras que las de la especificación de la IEC son anuladas por las componentes de frecuencia armónica de hasta setenta órdenes en caso de que la inductancia del reactor de mejora del factor de potencia 181 sea 20 mH.

Por consiguiente, es necesario que un valor de inductancia del reactor de mejora del factor de potencia 181 sea aumentado para anular el valor de la especificación de la IEC en caso de una carga elevada, lo cual requiere un gran tamaño de un aparato controlador de inversor y eleva más el coste de implementarlo.

Por lo tanto, como dispositivo de fuente de alimentación de CC que logra una reducción de la componente de frecuencia armónica de la fuente de alimentación y un elevado factor de potencia de la misma, en tanto que suprimiendo un aumento del valor de inductancia del reactor de mejora del factor de potencia 181, se ha propuesto un dispositivo de fuente de alimentación de CC como se muestra en la Fig. 21 (por ejemplo, consúltese la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público Nº H9-266674).

Haciendo referencia ahora a la Fig. 21, un voltaje de fuente de alimentación de CA de la fuente de alimentación de CA 1 se aplica a un terminal de entrada de CA de un circuito rectificador de onda completa formado por diodos de conexión en puente D1 a D4, una salida del mismo se carga aun condensador intermedio C a través de un reactor Lin y, por último, se suministra un voltaje de CC a una resistencia de carga RL descargando una carga del condensador intermedio C en un condensador de filtrado CD. En este caso, un transistor Q1 está conectado a un recorrido de corriente CC de una posición central que conecta un lado de carga del reactor (Lin) y el condensador intermedio C, y el transistor Q1 es accionado por un circuito de accionamiento de base G1.

Además, los circuitos generadores de impulsos 11 y 12 están provistos de una resistencia ficticia Rdm, incluyendo cada uno un circuito para detectar un punto de cruce por cero del voltaje de fuente de alimentación de CA y un circuito de corriente de impulsos para comprobar una corriente de impulsos a la resistencia ficticia Rdm hasta que un valor instantáneo del voltaje de fuente de alimentación de CA se vuelve igual a un voltaje aplicado entre dos terminales del condensador intermedio C desde la detección del punto de cruce por cero.

Aquí, el circuito generador de impulsos 11 genera un voltaje de impulsos durante una primera mitad de un semi-ciclo del voltaje de fuente de alimentación de CA, y el circuito generador de impulsos 12 genera un voltaje de impulsos durante una segunda mitad de un semi-ciclo del voltaje de fuente de alimentación de CA.

Además, cuando se obliga a la corriente a circular por el reactor Lin conectando el transistor Q1, está provisto un diodo para impedir la circulación de retorno para impedir que la carga del condensador intermedio C se descargue a través del transistor Q1. Además, un diodo D6 para impedir la circulación de retorno y un reactor Ldc que aumenta un efecto de filtrado están conectados en serie en un recorrido donde la carga del condensador intermedio C se descarga dentro del condensador de filtrado CD.

De acuerdo con la configuración descrita anteriormente, puede lograrse una reducción y un elevado factor de potencia de la componente de frecuencia armónica, en tanto que miniaturizando el tamaño del aparato, conectando el transistor Q1 en un intervalo de fases total o parcial donde el valor instantáneo del voltaje de fuente de alimentación de CA no excede el voltaje entre dos terminales del condensador intermedio C.

Sin embargo, la configuración convencional aún incluye el condensador de filtrado CD que tiene elevada capacitancia y el reactor Lin (por lo tanto, los resultados de la simulación se desvelan para el caso de 1500 µF y 6,2 mH en la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público Nº H9-266674), además incluye el condensador intermedio C, el transistor Q1, el circuito de accionamiento de base G1, los circuitos generadores de impulsos 11 y 12, la resistencia ficticia Rdm, los diodos D5 y D6 para impedir la circulación de retorno y el reactor Lin que mejora el efecto de filtrado, mejorando así un tamaño del aparato y aumentando el número de componentes incluidos en el mismo, lo cual viene acompañado por un aumento de coste.

El documento EP1152521A1 desvela un controlador de inversor, en el que una sección convertidora del mismo conectada a una red de suministro de energía de voltaje de CA comercial incluye un circuito rectificador en forma de un puente de diodos. Los terminales de salida de la sección convertidora están conectados a los terminales de entrada de una sección inversora que suministra a un dispositivo de carga en forma de un motor eléctrico un voltaje de CA derivado del voltaje de CC de entrada procedente de la sección convertidora. Basándose en una entrada de voltaje de referencia, una sección de procesamiento aritmético realiza el control de la sección inversora y la generación del voltaje de CA en consideración adicional del valor de un voltaje de CC suministrado desde la... [Seguir leyendo]

1. Un aparato controlador de inversor para accionar un motor, que incluye

un circuito rectificador que tiene una fuente eléctrica de CA (1) como entrada y que incluye un puente de diodos (2);

un inversor (3) para convertir de una potencia eléctrica de CC a una potencia eléctrica de CA;

un medio detector de voltaje (9) para detectar un voltaje de CC del inversor (3); y

un motor (4);

un condensador (6) para absorber una energía de recuperación del motor (4) entre líneas base del inversor (3);

caracterizado porque el circuito rectificador además incluye:

un reactor (5) conectado a la salida de CC o la entrada de CA del puente de diodos (2);

un medio corrector de valor indicador de velocidad (13) para crear un valor indicador de velocidad corregido (ω*h) superponiendo una componente de velocidad que varía periódicamente basándose en un valor indicador de velocidad suministrado desde un exterior del mismo;

un medio de creación de indicador de voltaje de motor (8) para crear un valor indicador de voltaje de motor del motor (4), basándose en el valor indicador de velocidad corregido;

un medio corrector de voltaje (10) para obtener una proporción entre un valor de referencia de voltaje de CC predeterminado del motor (4) y un valor de voltaje de CC detectado del inversor (3) desde el medio detector de voltaje (9); y

un medio corrector de indicador de voltaje de motor (11) para crear el valor indicador de voltaje de motor corregido del motor (4) llevando a cabo una corrección de voltaje del valor indicador de voltaje de motor multiplicando el valor indicador de voltaje de motor procedente del medio de creación de indicador de voltaje de motor (8) por el coeficiente corrector de voltaje que es un valor de salida del medio corrector de voltaje (10).

2. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de la reivindicación 1, en el que el medio corrector de indicador de velocidad (13) determina la amplitud de variación del valor indicador de velocidad corregido basándose en un valor indicador de velocidad del motor (4).

3. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de la reivindicación 2, en el que la amplitud de variación del valor indicador de velocidad corregido (ω*h) tiene, al menos, un límite superior e inferior predeterminado.

4. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el medio corrector de indicador de velocidad (13) determina un periodo de variación de un valor indicador de velocidad corregido basándose en el valor indicador de velocidad de motor.

5. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de la reivindicación 4, en el que el periodo de variación del valor indicador de velocidad corregido tiene al menos un límite superior o inferior predeterminado.

6. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el valor indicador de velocidad corregido tiene al menos un límite superior o inferior predeterminado.

7. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio corrector de indicador de velocidad (13) tiene un valor establecido predeterminado del valor indicador de velocidad, y solo si el valor indicador de velocidad es mayor que el valor establecido del valor indicador de velocidad, se escribe el valor indicador de velocidad corregido (ω*h), y si el valor indicador de velocidad es menor o igual que el valor establecido del valor indicador de velocidad, el valor indicador de velocidad se establece al valor indicador de velocidad corregido.

8. El aparato controlador de inversor para accionar un motor de una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el medio corrector de indicador de velocidad escribe el valor indicador de velocidad corregido solo si el valor indicador de velocidad se hace fijo, y el valor indicador de velocidad se establece al valor indicador de velocidad corregido, si el valor indicador de velocidad no es fijo.

9. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de la reivindicación 7 u 8, en el que el medio corrector de indicador de velocidad (13) incluye el medio de conversión de corrección de indicador de velocidad que tiene una histéresis antes y después de convertir el valor indicador de velocidad corregido.

10. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el medio corrector de voltaje (10) calcula el coeficiente corrector de voltaje dividiendo un valor de referencia de voltaje de CC por un valor de detección de voltaje de CC, y si el valor de detección de voltaje de CC es inferior o igual a cero, se establece que el coeficiente corrector de voltaje sea un valor máximo predeterminado del coeficiente corrector de voltaje.

11. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el medio corrector de voltaje (10) tiene un límite superior y/o inferior predeterminado sobre el coeficiente corrector de

voltaje.

12. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que se evita que una frecuencia de accionamiento del inversor sea normalmente fija dentro del intervalo de frecuencia que tiene un ancho de banda predeterminado con una frecuencia resonante como centro, siendo la frecuencia resonante un múltiplo par de la frecuencia de la fuente de alimentación de CA.

13. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que una especificación del reactor de pequeña inductancia (5) y el condensador de pequeña capacitancia (6) se determina de tal manera que una frecuencia de resonancia del reactor de pequeña inductancia (5) y el condensador de pequeña capacitancia (6) se haga mayor que 40 veces la frecuencia de la fuente de alimentación de CA.

14. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la capacitancia del condensador de pequeña capacitancia (6) se determina de manera que el valor máximo de subida del valor de voltaje de CC se haga menor que un voltaje de resistencia cuando se para el inversor (3).

15. El aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el aparato controlador de inversor está adaptado para establecer la frecuencia portadora a un valor mínimo admisible para mantener así el factor de potencia predeterminado de la fuente de alimentación de CA (1).

16. Un acondicionador de aire que incluye el aparato controlador de inversor para accionar el motor de una de las

reivindicaciones 1 a 15, que comprende:

un compresor,

un motor de accionamiento (4) para accionar el compresor;

un dispositivo convertidor para convertir una potencia eléctrica de CA en una potencia eléctrica de CC;

en el que la potencia eléctrica de CC convertida a partir de la potencia eléctrica de CA en el aparato

convertidor se aplica al motor de accionamiento.